(57)【要約】【課題】  メディアの移動情報を検出する画像処理に要する負荷を状況に応じて可変にして、スループットに与える影響を小さくすることができるプリンタの提供。【解決手段】  メディアの表面を撮像して画像データを取得するメディアセンサ（２０）と、メディアセンサ（２０）を用いて異なるタイミングで取得した複数の画像それぞれに設定した所定エリアを比較してメディアの移動情報を検出する。メディアの搬送速度、メディアのプリントパス数、メディアの斜行量などの状況に応じて、所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を可変にして比較を行なう。【選択図】  図１
2010105203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メディアを搬送してプリントを行なうプリンタであって、
メディアの表面を撮像して画像データを取得するセンサと、
前記センサを用いて異なるタイミングで取得した複数の画像それぞれに設定した所定エリアを比較して前記メディアの移動情報を検出して、検出した移動情報に基づいて前記メディアの搬送を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を可変にして前記比較を行なうことを特徴とするプリンタ。
【請求項２】
前記制御部は、メディアの搬送速度、メディアのプリントパス数、メディアの斜行量、メディア上のプリント領域の少なくともいずれかに応じて、前記所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
【請求項３】
前記制御部は、メディアの表面状態に応じて、前記所定エリアのサイズを設定することを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
【請求項４】
インクジェット方式でプリントを行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のプリンタ。
【請求項５】
イメージセンサを用いて物体の表面を撮像して画像データを取得するステップと、
前記物体の移動に伴って複数の前記撮像を行ない、得られた複数の画像それぞれに設定した所定エリアを比較して、前記イメージセンサに対する前記物体の相対的な移動情報を検出するステップとを有し、前記所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を可変にして前記比較を行なうことを特徴とする物体の移動検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理によって物体の移動を検出する技術、および同技術を採用したプリンタの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
カットシート等のプリントメディア（以下、メディアと称する）を搬送しながらプリントを行なう際、搬送精度が低いと、中間調画像の濃度ムラが生じたり、倍率誤差が生じたりして、得られるプリント画像の品質が劣化する。そのため、高精度な部品を採用し精密な搬送機構を搭載しているが、プリント品質に対する要求は厳しくさらなる精度向上が望まれている。一方ではコストに対する要求も厳しく、高精度化と低コスト化の両立が求められている。
【０００３】
これに対処するため、メディアの移動を高精度に検出して、フィードバック制御により安定した搬送を実現するために、メディアの表面を撮像して、画像処理によって搬送されるメディアの移動を検出する試みがなされている。
【０００４】
特許文献１は、このメディアの移動検出についての一手法を開示する。これは、移動するメディアの表面をイメージセンサにより複数回撮像し、得られた画像同士をパターンマッチング処理を含む画像処理によって比較して、メディアの移動量を検出するものである。
【特許文献１】特開２００７−２１７１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献に開示の装置は、メディアの搬送中にリアルタイムに画像処理を行なう。そのため、メディア搬送速度が大きい場合や多パスプリントを行なう場合など、メディアの移動を検出する回数や頻度が大きい場合には、画像処理の演算が高負荷となる。すると、演算に要する時間がボトルネックとなって、プリントスループットに影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
本発明は上述の課題の認識に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明の目的は、メディアの移動情報を検出する画像処理に要する負荷を状況に応じて可変にして、スループットに与える影響を小さくすることができるプリンタの提供である。また、本発明の別の目的は、高速に物体の移動情報を検出することができる方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、メディアを搬送してプリントを行なうプリンタであって、メディアの表面を撮像して画像データを取得するセンサと、前記センサを用いて異なるタイミングで取得した複数の画像それぞれに設定した所定エリアを比較して前記メディアの移動情報を検出して、検出した移動情報に基づいて前記メディアの搬送を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を可変にして前記比較を行なうことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の別の形態は、イメージセンサを用いて物体の表面を撮像して画像データを取得するステップと、前記物体の移動に伴って複数回の前記撮像を行ない、得られた複数の画像それぞれに設定した所定エリアを比較して、前記イメージセンサに対する前記物体の相対的な移動情報を検出するステップとを有し、前記所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を可変にして前記比較を行なうことを特徴とする物体の移動検出方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、メディアの移動情報を検出する画像処理に要する負荷を状況に応じて可変にして、スループットに与える影響を小さくすることができるプリンタを提供することができる。また、高速に物体の移動情報を検出することができる方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示する。ただしこの実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。
【００１２】
本発明を適用した画像形成装置の一例として、インクジェットプリンタの実施の形態を説明する。なお、本発明の適用範囲はインクジェット方式に限らない。例えば、電子写真方式、サーマル方式、ドットインパクト方式などの様々な方式のプリンタ、あるいは複写機、ファクシミリ、複合機などのプリンタを備えた機器にも適用可能である。
【００１３】
〔第１実施形態〕
図１は、インクジェットプリンタの主要部の構成を示す斜視図である。キャリッジ１は、インクジェット方式のプリントヘッドを搭載して移動する。プリントヘッドは、発熱体を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電アクチュエータを用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式など、さまざまなインクジェット方式を用いることができる。
【００１４】
キャリッジモータ２は、キャリッジ１を主走査方向に移動させるための駆動源であり、その回転駆動力はベルト４でキャリッジ１に伝達する。キャリッジ１は、シャーシ９に対して主走査方向に往復移動する。キャリッジ１の主走査方向における位置は、リニアエンコーダで検出してモニタする。リニアエンコーダは、シャーシ９に取り付けた直線状のエンコーダパターン３と、それを光学的、磁気的あるいは機械的に読み取る、キャリッジ１に搭載された読取部（不図示）からなる。
【００１５】
移動する物体であるシート状のメディアＭは、プラテン１１上で、キャリッジ１の主走査方向と直交する副走査方向（図中の矢印方向）に搬送される。この搬送は、搬送ローラ５、ベルト８、搬送モータ６からなる駆動機構により行なう。搬送ローラ５の駆動状態（回転量、回転速度）は、ロータリーエンコーダ３１で検出してモニタする。ロータリーエンコーダ３１は、搬送ローラ５と共に回転する円周状のエンコーダパターン７と、それを光学的、磁気的あるいは機械的に読み取る読取部１０からなる。
【００１６】
メディアセンサ２０は、プラテン１１上に搬送されるメディアＭを、プリント面側または裏面側から検出するものである。メディアセンサ２０によって、メディアＭの移動情報（移動量、移動速度、移動方向など）やメディアの表面状態を検出する。その構成や動作の詳細は後述する。なお、メディアセンサ２０は、複数個設けるようにしてもよいし、配設する位置もこの限りではない。
【００１７】
コントローラである制御部９０は、プリンタ全体の各種動作の制御を司る。例えば、メディア搬送系のサーボ制御は、制御目標値と、ロータリーエンコーダ３１の検出値によるフィードバックループを形成する。
【００１８】
次に、メディアセンサ２０の詳細を説明する。図２は物理的な構成、図３は電気的な構成を示す。図２において、メディアセンサ２０は、発光素子７１、レンズ７２、光電変換素子７３を含む一体化された読取ユニットである。発光素子７１は、ＬＥＤ、ＬＤ、ＯＬＥＤ等が用いられる。光電変換素子７３は、ＣＣＤやＣＭＯＳ構造の撮像素子からなる二次元イメージセンサである。例えば、１０μｍ×１０μｍのセルが、搬送方向に４００画素×主走査方向に２００画素配列されたものである。
【００１９】
図３において、光電変換素子７３の出力は、Ａ／Ｄ変換回路７４でデジタルに変換して、インターフェース７５を経て、制御部９０にデジタル信号として出力する。また、インターフェース７５を経て、発光素子７１の発光が制御される。この構成において、発光素子７１から発する光でメディアＭの表面をスポット照明する。照明されたメディアＭからの散乱反射光は、レンズ７２で集光して、光電変換素子７３で受ける。メディアＭの照明されたエリアと光電変換素子７３の受光面とはレンズ７２によって結像関係となっており、光電変換素子７３はメディアＭ表面の精密な画像情報を取得する。
【００２０】
図４は、制御部９０を中心とした、プリンタ全体の電気ブロック図である。制御部９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３を有している。制御部９０には、キャリッジ１の移動量を検出するリニアエンコーダ３０、および搬送ローラ５の回転を検出するロータリーエンコーダ３１のそれぞれの読取部からの信号が入力される。さらにメディアセンサ２０からの信号が入力される。また、制御部９０からは、キャリッジモータ２を駆動するモータ駆動回路３２、および搬送モータを６駆動するモータ駆動回路３３に駆動信号が出力される。各モータは、それぞれ制御部９０からの指令に従って駆動される。さらに、制御部９０には、プリンタインターフェース３４を介して外部コンピュータ３５が接続され、また、操作パネル３６が接続されている。操作パネル３６はユーザーインターフェースとなる表示器と操作ボタンを有している。
【００２１】
次に、メディアセンサ２０を使用したメディア搬送量の検出を含む動作手順について、図５のプリント動作を示すフローチャート図を参照して説明する。メディア搬送量の検出は、大きく分けて、テンプレートパターンの抽出（Ｓ１００）、メディア搬送（Ｓ２００）、テンプレートマッチングによるメディア搬送量の算出（Ｓ３００）の順序で行なう。
【００２２】
プリント動作をスタートすると、ステップＳ１で、プリントが最初の１ライン目であるかを判定する。１ライン目である場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２にて、指令する１パスの搬送量に目標搬送量（制御目標値）を設定する。１ライン目でない場合（ＮＯ）は、ステップＳ３にて、フィードバック制御のため、目標搬送量とＲＡＭ９３に記憶した実際の搬送量の差がなくなるように指令する１パスの搬送量を設定する。実際の搬送量については、以下に示すステップのパターンマッチングの画像処理によって求める。
【００２３】
ステップＳ４では、制御部９０のＣＰＵ９１からメディアセンサ２０へ画像読取の指令を出す。これに応答してメディアセンサ２０は発光素子７１を点灯させ、光電変換素子７３で二次元画像を読み取って画像データを取得する。
【００２４】
図６は、メディアセンサでの画像データの読取領域７０１と、その中でパターンマッチングを行なう所定エリア（エリア７０２、エリア７０３）の関係を示す図である。読取領域７０１は、搬送方向４ｍｍ（４００画素）×主走査方向２ｍｍ（２００画素）からなる。メディアセンサは図６（ａ）の読取領域７０１の全範囲の画像データを取り込み、取得した画像データは制御部９０のＲＡＭ９３に記憶する。
【００２５】
ステップＳ５では、ＲＡＭ９３に記憶された画像データの中で、エリア７０２に対応するデータを切り出して、これをテンプレートパターンとしてＲＡＭ９３に記憶する。エリア７０２は、読取領域７０１の中で、搬送方向上流に位置する所定サイズの正方形の領域である。また、エリア７０３は、エリア７０２と同サイズの領域であり、エリア７０２から１ラインのメディア搬送量の目標値分（距離Ｙ）だけ搬送方向の下流側に設定したものである。これらエリア７０２、７０３のサイズは、プリントモード、具体的にはプリントパス数に応じて可変としている。図６（ａ）の例では１ｍｍ×１ｍｍ（１００画素×１００画素）の領域であり、図６（ｂ）の例では０．５ｍｍ×０．５ｍｍ（５０画素×５０画素）の領域である。プリントパス数に応じていずれかのサイズを設定して切り出しを行なう。詳しくは後述する。
【００２６】
ステップＳ６（ステップＳ２００）では、ＣＰＵ９１の指令により搬送モータ６を駆動して、搬送ローラ５を回転させて１ライン分の設定したステップ量だけメディアを搬送する。
【００２７】
ステップＳ７では、ＣＰＵ９１はメディアセンサ２０に再度の画像読み取り指令を出し画像を取得する。メディアセンサ２０で取得した読取領域７０１の画像データは、制御部９０のＲＡＭ９３に記憶する。
【００２８】
ステップＳ８は、メディア搬送前に得たエリア７０２のテンプレートパターンと、新たに得た読取領域７０１の画像データのうちエリア７０３に相当する画像パターンとを比較して、テンプレートマッチング処理を行なう。これは、テンプレートパターンに含まれる特異的なパターンが、エリア７０３の中のどこに存在するかを、搬送方向（副走査方向）に画像サーチして求める。
【００２９】
ステップＳ９では、その結果からメディア搬送前のテンプレートパターンの位置と、メディア搬送後の類似パターンの位置の画素数差から、この間のメディアの移動距離を算出する。この値はＲＡＭ９３に記憶する。もし、エリア７０２とエリア７０３の画像パターンがずれなく一致していれば、目標搬送量どおりに搬送されたことを意味し、搬送方向に画素数のずれがあれば、そのずれ分だけ実際の搬送量に誤差が生じたことを意味する。すなわち、メディアの実際の搬送量は、目標値搬送量（距離Ｙ）＋パターンマッチングのずれ量から求めることができる。
【００３０】
ステップＳ１０で、１ライン分のプリントを行なう。そしてステップＳ１１で、１ページ分のプリントが完了したかを判別して、ＹＥＳの場合は終了し、ＮＯの場合はステップＳ１に戻って、同様の動作を繰り返す。
【００３１】
次に、パターンマッチング処理に用いる切り出しエリアのサイズの設定について説明する。低パス（１パス）プリントの際は、図６（ａ）のように１回あたりの搬送距離Ｙが長いため、目標搬送量と実際の搬送量の誤差も大きくなる傾向がある。この差が大きくなっても、パターンマッチング処理が問題なく行なえるようにするため、エリア７０２、エリア７０３のサイズを大きくする。この例では、１ｍｍ×１ｍｍ（１００画素×１００画素）の領域を設定する。エリアが大きくなるほど含まれる画素数が増えるために画像処理の処理量が増大するが、１パス送りあたりの搬送距離が長いことから、画像処理を行なう頻度は低くプリントスループットには影響を与えない。
【００３２】
一方、多パス（１より多いパス数）プリントの際は、図６（ｂ）のように１回あたりの搬送距離Ｙが相対的に短くなって、その分、画像処理を行なう頻度が高くなる。このとき、エリア７０２、７０３のサイズを低パスプリント時のように大きくとったのでは、メディアの搬送速度にパターンマッチングの画像処理が追いつかずにプリントスループットが低下する可能性がある。そこで、多パスプリントの時には、低パスプリントの時に較べて、パターンマッチングを行なうエリアのサイズを小さくして、画像処理の処理量を減らして１回あたりの計算時間を短縮する。この例では０．５ｍｍ×０．５ｍｍ（５０画素×５０画素）の領域を設定して計算量を４分の１に軽減させている。多パスプリントの場合は、１パス送りあたりの距離が短いため、目標搬送量と実際のメディア搬送量との誤差は小さくなる傾向にある。従って、エリア７０２のパターンの多くはエリア７０３に含まれ、事実上、問題なくパターンマッチング処理を行なうことができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、１パス送りの開始前と開始後でエリア７０２とエリア７０３の画像を抽出しているが、１パス送りの途中で異なるタイミングでエリア７０２とエリア７０３の画像を抽出するようにしてもよい。また、エリア７０２とエリア７０３は四角形に限定されるものではなく、例えば多角形や円形（楕円を含む）であってもよい。これは、以下の他の実施形態についても同様でである。
【００３４】
〔第２実施形態〕
第２実施形態について説明する。なお、先の例と装置構成は同一であり動作フローも共通部分が多いので、重複する部分の説明は省略する。
【００３５】
図７に示すように、メディアの搬送方向が本来の搬送方向（副走査方向）に対して傾いて、軌跡Ｓのように斜行が生じる場合がある。斜行が起きると、搬送前後で主走査方向にもずれが生じるため、斜行を考慮してエリア７０３の位置を設定しないとパターンマッチング処理に支障を生じる可能性がある。これはとくに、テンプレート処理に用いる切り出しエリアのサイズが小さい場合に顕著となる。
【００３６】
そこで、エリア７０３の中心７１３が斜行の軌跡Ｓの上に位置するように、斜行量に応じて、エリア７０２に対してエリア７０３を主走査方向にずらして設定する。斜行量は１ラインの搬送ごとにメディアセンサ２０を用いて検出する。
【００３７】
図８に動作手順のフローチャートを示す。ステップＳ１１にてプリントが１ライン目の場合はステップＳ１２に移行し、１ライン目でない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、フィードバック制御のため、目標搬送量とＲＡＭ９３に記憶した実際の搬送量の差がなくなるように指令する１パスの搬送量を設定する。次いで、ステップＳ１４にて、エリア７０２の中心位置に対する、斜行量に応じたエリア７０３の主走査方向におけるずらし量を設定する。すなわち、エリア７０２の中心７１２およびエリア７０３の中心７１３が共に、斜行の軌跡Ｓの上に位置するように、両エリアの相対位置を設定する。斜行量の算出は、メディアセンサで取得した画像データに基づいて行なう。
【００３８】
ステップＳ１５乃至Ｓ１８は、先の図５のステップＳ４乃至Ｓ７と同様である。
【００３９】
ステップＳ１９では、メディア搬送前に得たエリア７０２のテンプレートパターン用いて、新たに得た読取領域７０１の画像データのうちエリア７０３に相当する画像についてテンプレートマッチング処理を行なう。これは、テンプレートパターンに含まれる特異的なパターンが、エリア７０３の中のどこに存在するかを、搬送方向（副走査方向）ならびにそれを直交する方向（主走査方向）に画像サーチして求める。
【００４０】
ステップＳ２０では、その結果からメディア搬送前のテンプレートパターンの位置と、メディア搬送後の類似パターンの位置の副走査方向における画素数差から、この間のメディアの移動距離を算出する。また、主走査方向の画素数差からこの間に変化した斜行量を算出する。これらの値はＲＡＭ９３に記憶する。もし、エリア７０２とエリア７０３の画像パターンがいずれの方向にもずれなく一致していれば、目標搬送量どおりに搬送され且つ斜行量に変化は無いことを意味する。
【００４１】
ステップＳ２１で、１ライン分のプリントを行なう。そしてステップＳ２１で、１ページ分のプリントが完了したかを判別して、ＹＥＳの場合は終了し、ＮＯの場合はステップＳ１１に戻って、同様の動作を繰り返す。
【００４２】
〔第３実施形態〕
第３実施形態について説明する。多パスプリントでは、１パス送りあたりの距離が短いため、目標搬送量と実際の搬送量との誤差は一般には小さいが、とくに１ページのプリントの初期には、メディアの搬送抵抗が変動して安定しないので、誤差が大きくなる可能性がある。
【００４３】
そこで、メディア上のプリント領域に応じて、所定エリアのサイズおよび相対位置の少なくとも一方を可変にする。具体的には、１ページのプリントの１ライン目から所定数のラインまでは、図９（ａ）のようにエリア７０２、７０３のサイズを大きくして、エリア７０２に含まれる特異的なパターンがエリア７０３で確実に検出できるようにする。所定数のラインを過ぎた後は、図９（ｂ）のようにエリア７０２とエリア７０３のサイズを小さくして、パターンマッチングの計算負荷を減らす。さらに、第２実施形態のように図９（ａ）と図９（ｂ）とで、斜行に応じて主走査方向の相対位置を可変にしてもよい。
【００４４】
図１０にプリント動作のフローチャートを示す。１ライン目では、ステップＳ３３にて、エリア７０２、エリア７０３のサイズを大きくとる。また、１ライン目以降は、ステップＳ３４で、所定ライン数（例えば１００ライン）を過ぎたかを判別して、ＹＥＳの場合はステップＳ３５でエリア７０２、エリア７０３のサイズを小さく設定し直す。ＮＯの場合は、ステップＳ３５はスキップして、ステップＳ３６に移行する。これ以降のステップＳ３７乃至Ｓ４４の動作は、先の図５のステップＳ４乃至Ｓ１１と同様である。
【００４５】
多パスプリントにおいて、図９（ａ）のように広いエリアでパターンマッチング処理を行なうと、本来の搬送速度に計算処理が追いつかずに、搬送速度を落とさざるを得ない場合もある。これに対して、本実施形態では、計算量が多いのは１ページの中の一部領域（プリントの初期）だけなので、トータルで見たプリントスループットの低下はごく僅かである。
【００４６】
〔第４実施形態〕
メディアの表面状態に応じて、エリア７０２とエリア７０３のサイズを可変とするようにしてもよい。表面状態は使用するメディアの種類によって異なる。表面状態を判別する一つの方法は、メディアセンサ２０で取得する画像を解析することである。例えば、メディアの表面が粗い場合は、メディアセンサ２０で取得する画像は微細な表面凹凸形状のコントラストが鮮明となるので、コントラストから表面状態を判別することができる。コントラストが高い場合は、エリア７０２とエリア７０３のサイズを小さく設定して計算量を減らすことができる。また、使用するメディアの種類から表面状態を判別することができる。使用するメディアの種類は、ユーザーがプリンタ本体やプリンタドライバに指定するので判る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】プリンタの主要部の構成を示す斜視図
【図２】メディアセンサの物理的な構成を示す図
【図３】メディアセンサの電気的な構成を示す図
【図４】プリンタ全体の電気ブロックを示す図
【図５】第１実施形態における動作手順を示すフローチャート図
【図６】画像データの中でパターンマッチングを行なうエリアの示す図
【図７】画像データの中でパターンマッチングを行なうエリアの示す図
【図８】第２実施形態における動作手順を示すフローチャート図
【図９】画像データの中でパターンマッチングを行なうエリアの示す図
【図１０】第３実施形態における動作手順を示すフローチャート図
【符号の説明】
【００４８】
１  キャリッジ
２０  メディアセンサ
９０  制御部
Ｍ  メディア
【図１】
2010105203.tif 000003
【図２】
2010105203.tif 000004
【図３】
2010105203.tif 000005
【図４】
2010105203.tif 000006
【図５】
2010105203.tif 000007
【図６】
2010105203.tif 000008
【図７】
2010105203.tif 000009
【図８】
2010105203.tif 000010
【図９】
2010105203.tif 000011
【図１０】
2010105203.tif 000012